数字通信原理总复习.doc

第1章 概述一、模拟信号与数字信号的特点模拟信号幅度取值是连续的数字信号幅度取值是离散的l 数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。l 离散信号与连续信号的区别是根据时间取值上是否离散而定的。l二、模拟通信与数字通信 模拟通信以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用实现多路通信）。 数字通信以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实现多路通信）。三、数字通信的构成四、数字通信的特点1、抗干扰能力强，无噪声积累2、便于加密处理3、采用时分复用实现多路通信4、设备便于集成化、小型化5、占用频带较宽五、数字通信系统的主要性能指标l 有效性指标 信息传输速率、符号传输速率、频带利用率l 可靠性指标 误码率、信号抖动例1、设信号码元时间长度为，当（1）采用4电平传输时，求信息传输速率和符号传输速率。（2）若系统的带宽为2000,求频带利用率为多少。 解：（1）符号传输速率为 数据传信速率为 （2）例2、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率（误比特率）。解：误码率（误比特率）差错比特数传输总比特数 第2章 语音信号数字化编码2.1语音信号波形编码一、语声信号编码的概念语声信号编码模拟话音信号的数字化二、语声信号编码的分类l 波形编码常见的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。l 参量编码LPC等声码器属于参量编码。l 混合编码子带编码属于混合编码。2.2 脉冲编码调制(PCM)一、脉冲编码调制(PCM)通信系统的构成l PCM的概念它是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码，以将模拟信号转化为数字信 号。l PCM通信系统的构成 二、抽样1、抽样的概念：模拟信号 在时间上离散化 PAM信号2、低通型信号（）的抽样l 抽样定理 留有一定宽度的防卫带 l 不满足抽样定理的后果不满足抽样定理的后果是PAM信号产生折叠噪声，收端就无法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音信号。l 话音信号的抽样频率为8000，l 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带，的上、下边带。3、带通型信号（）的抽样l 抽样定理 若n次下边带、(n+1)次下边带与原始频带间隔相等，则 l 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带，的上、下边带。三、量化量化的概念：PAM信号（样值） 在幅度上离散化 量化值量化分为 均匀量化非均匀量化1、 均匀量化在量化区内（即从一U十U）均分为N等份均匀量化的特点大小信号的量化间隔相等（）均匀量化的缺点在N（或）大小适当时，均匀量化小信号的量化信噪比太小，不满足要求，而大信号的量化信噪比较大，远远满足要求为了解决这个问题，若仍采用均匀量化，则编码复杂、信道利用率下降。解决方法采用非均匀量化2、 非均匀量化非均匀量化的宗旨在不增大量化级数N的前提下，利用降低大信号的量化信噪比来提高小信号的量化信噪比。l 非均匀量化的特点小信号的量化间隔小，大信号的量化间隔大。l 实现非均匀量化的方法 模拟压扩法直接非均匀编解码法概念（一般采用）3、量化信噪比（1）定义式： （2）均匀量化信噪比（忽略过载区内的量化噪声功率） 曲线例、画出的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。解： （3）非均匀量化信噪比（忽略过载区内的量化噪声功率）A律压缩特性 oa+abA律压缩特性A律压缩特性的非均匀量化信噪比例、画出的A律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。解： ( oa段： ab段： ) （4）A律13折线压缩特性 P30图2-26四、编码与解码1、 二进制码组及编码的基本概念（1）二进制码组：一般二进制码、循环二进制码（格雷码）、折叠二进制码循环二进制码 幅值绝对值相同的样值其幅度码相同 编、解码复杂折叠二进制码 幅值绝对值相同的样值其幅度码相同 低音量（小信号）时噪声小（2）编码的基本概念编码的概念编码是把模拟信号样值变换成对应的二进制码组。分类 线性编码与解码具有均匀量化特性的编码与解码非线性编码与解码具有非均匀量化特性的编码与解码2、A律13折线的码字安排（采用折叠二进码编码）各量化段的电平范围、起始电平、量化间隔 P32表2-3过载电压码字安排 （段落码与段内码合在一起称为幅度码） 极性码 段落码 段内码 （非线性码） （线性码）3、 A律13折线编码方法例1：A律13折线编码器，一个样值为，试将其编成相应的码字。解： 段落码为011，样值在第4量化段， 码字为10110111 4、码字的对应电平（绝对值）l 码字电平(编码电平) 编码器输出的码字所对应的电平。 l 解码电平 解码器的输出电平。 l 编码误差 l 解码误差 例：接上题求其编码误差与解码误差。编码电平： 编码误差：解码电平：解码误差： 5、逐次渐近型编码器（1）基本结构由两部分组成：l 码字判决与码形成电路编各位码l 本地解码器产生判定值（2）本地解码器串并变换记忆电路将先行码（）的状态反馈回来，并行输出。与反馈码的对应关系： 对于先行码(已编好的码)： 对于当前码(正准备编的码)： 对于后续码(尚未编的码)：711变换l 7/11变换的作用将7位非线性幅度码转换为11位线性幅度码。l 7/11变换的目的为了产生判定值（若干个恒流源相加），要得到11个恒流源，所以要7/11变换。l 7/11变换的方法例1、某7位非线性幅度码为1 1 0 1 0 1 0，将其转换为11位线性幅度码。解：11位线性幅度码为 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 B2（）6、A律13折线解码器l 7/12变换的目的编码电平等于11个恒流源中的若干个恒流源相加,为了保证收端解码后的量化误差不超过，在收端应加入的补差项,即解码电平等于编码电平加。而第1、2两段的不在11个恒流源范围内，要增加一个恒流源，所以应进行7/12变换。7/12变换的方法在7/11变换的基础上增加一个“1” 。l A律13折线解码器输出的是解码电平，它约等于PAM信号。例1、某7位非线性幅度码为1 1 0 1 0 1 0，将其转换为12位线性幅度码。解：12位线性幅度码为 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 02.3 自适应差值脉冲编码调制(ADPCM)一、差值脉冲编码调制(DPCM)l DPCM的概念对现有样值和预测值的差值进行量化、编码。二、自适应差值脉冲编码调制(ADPCM)的原理l ADPCM的概念在DPCM的基础上增加自适应量化和自适应预测，由此发展成了ADPCM。第4章 时分多路复用及PCM30/32路系统4.1 时分多路复用通信一、时分多路复用的概念 利用各路信号在信道上占有不同时间间隔的特征来分开各路信号的。二、PCM时分多路复用通信系统的构成P76l 发端低通滤波器的作用 l 保持的目的l 抽样门的作用抽样、合路。l 分路门的作用分路。l 接收低通滤波器的作用重建或近似地恢复原模拟话音信号。l 几个概念：1帧、路时隙()、位时隙()4.2 PCM3032路系统一、 PCM3032路系统帧结构P83图4-9l 位同步的目的保证收端正确识别每一位码元。帧同步的目的保证收发两端相应各话路要对准。复帧同步的目的保证收发两端各路信令码在时间上对准。l 各时隙的作用l 帧同步码型及传输位置、复帧同步码型及传输位置、30路信令码的传输（标志信号的抽样频率、抽样周期） 标志信号抽样后，编4位码abcd信令码abcd不能同时编为0000码，否则就无法与复帧同步码区分开。例1、计算PCM30/32路系统（）的路时隙、位时隙和数码率。解：路时隙位时隙数码率例2、PCM30/32路系统中，第25话路在哪一时隙中传输？第25路信令码的传输位置在什么地方？解：第25话路在帧结构中的传输位置为TS26第25路信令码在帧结构中的传输位置为F10帧TS16后4位码二、PCM30/32路定时系统（了解）发端定时系统 时钟CP、位脉冲、路脉冲、复帧脉冲的频率及作用收端定时系统收端时钟的获得定时钟提取三、PCM30/32路帧同步系统1、帧同步的实现方法 P872、对帧同步系统的要求 帧同步建立的时间要短帧同步系统的稳定性要好3、前、后方保护（1）前方保护作用 P88保护时间（公式）前提状态同步状态（2）后方保护作用保护时间（公式）前提状态捕捉状态四、PCM30/32路系统的构成 P95图4-20l 差动变量器(差动系统)的作用2/4线转换l 标志信号发输出的有：30路信令码、复帧同步码和复帧对告码第6章 数字信号复接6.1 准同步体系-PDH6.1.1 数字复接的基本概念一、 准同步数字体系（PDH）二、PCM复用和数字复接形成二以上的高次群的方法l PCM复用概念 P140（高次群的形成一般不用原因)l 数字复接概念三、数字复接的实现l 按位复接l 按字复接PDH大多采用按位复接。四、数字复接的同步数字复接要解决两个问题：同步复接五、数字复接的方法及系统构成l 数字复接的方法 同步复接异步复接概念P146 PDH大多采用异步复接6.1.2 同步复接与异步复接一、同步复接（需要码速变换）二、异步复接（需要码速调整）1、 码速调整与恢复码速调整和码速变换的区别 P1482、异步复接二次群帧结构l 异步复接二次群的帧周期为10038sl 帧长度为848bit 4205820bit（最少）为信息码28bit的插入码（最多） 28bit插入码具体安排 P149表6-2l 各一次群在内插入码及信息码分配情况第一个基群支路插入码及信息码分配情况如P148图6-9(a)所示。l 帧结构图 图6-9(b) l 一次群码速调整后100.38s内 插入码有67个码速调整用的插入码有01个（最多1个）插入标志码有3个l 二次群1帧内 插入码有2428个（最多28个）码速调整用的插入码有04个（最多4个）插入标志码有12个信息码最少为820个l 插入标志码的作用 P149l 每个支路采用三位插入标志码的目的6.1.3 PCM零次群和PCM高次群一、PCM零次群l 概念64kbits速率的复接数字信号。l 用途一既可传送话音亦可传送数据。二、PCM高次群l PCM高次群的形成 4个二次群 异步复接 三次群4个三次群 按位复接 四次群l 高次群的接口码型 PCM一、二、三次群的接口码型为HDB3码 PCM四次群的接口码型为CMI码 6.2 SDH的基本概念6.2.1 SDH的基本概念1、SDH的概念 P1572、SDH的特点 P157最核心的特点6.2.2 SDH的速率体系P59表6-46.2.3 SDH的基本网络单元l 终端复用器（TM）l 分插复用器（ADM）l 数字交叉连接设备（DXC）SDH网元单元在SDH网中的连接方式，P162图6-22，几个概念：再生段、复用段、通道6.2.4 SDH的帧结构P164图6-24l 帧周期为125sl 帧长度为9270N个字节或9270N8个比特l STM-N的速率=l 三个主要区域及作用 P147l SOH、AU-PTR等的容量（速率）的计算例、由STM-1帧结构计算出STM-1的速率。SOH的速率。AU-PTR的速率。解：STM-1的帧周期为125s帧长度为92708比特，SOH的速率为AU-PTR的速率为第7章 数字信号的传输7.1 数字信号基带传输的基本理论l 基带传输未经调制变换的基带数字信号直接在电缆信道上传输。l 频带传输P1757.2基带传输的线路码型一、对基带传输码型的要求 P183二、常见的传输码型1、单极性不归零码（即NRZ码）不适合基带传输2、单极性归零码（即RZ码）不适合基带传输3、AMI码l AMI码基本符合要求，适合作为基带传输码型。l AMI码的缺点如果长连“0”过多，对定时钟提取不利。为了克服这一缺点，引出了HDB3码。l 二进码 AMI码例、二进码序列如下，将其转换为AMI码。二进码序列： 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1AMI码： +1-10+1 0-1 0 0+1-1+1 0-14、HDB3码二进码 HDB3码l HDB3码码型变换规则 P196l HDB3码码型反变换的原则 196例1、二进码序列如下，将其转换为HDB3码。二进码序列： 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3码：V+ 解：二进码序列 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3码：V+ -1 0+1 B-0 0V-+1-1+1 0 0 0V+B-0 0 V-0 +1例2、设接收到的HDB3码如下（不包括参考点），将其还原为二进码序列。HDB3码： +1 0 0 0+1 0-1+1 0 0-1 0 0 0-1+1 0 0+1 0-1解：HDB3码 +1 0 0 0+101+1 0 01 0 0 01+1 0 0+1 0-1二进码序列 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15、CMI码 二进码 CMI码 CMI码变换规则 P197表6.1例1、二进码序列如下，将其转换为CMI码。二进码序列： 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1解：二进码序列 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 CMI码 00 11 00 01 11 01 00 01 01 11 00 11 01 00 例2、某CMI码为